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抗震设计的一般方法

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钢材基本属于各向同性的均质材料,且质轻高强、延性好,是一种很适合于建筑抗震结构的材料,在地震作用下,高层钢结构房屋由于钢材材质均匀,强度易于保证,所以结构的可靠性大;轻质高强的特点使得钢结构房屋的自重轻,从而所受地震作用减小;良好的延性使结构在很大的变形下仍不致倒塌,从而保证结构在地震作用下的安全性。但是,钢结构房屋如果设计和制造不当,在地震作用下,可能发生构件的失稳和材料的脆性破坏或连接破坏,使钢材的性能得不到充分发挥,造成灾难性后果。因此高层钢结构房屋的抗震设计就显得非常重要和必要。

1、建筑场地

在选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,对建筑场地做出综合评价。宜选择对建筑抗震有利的地段,如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的干硬场地土等地段,避开对建筑抗震不利的地段,如软弱场地土、易液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘,非岩质的陡坡、采空区、河岸和边坡边缘等地段。

2、地基和基础

为了避免建筑物不均匀沉降而导致结构产生裂隙、甚至倾斜,使结构构件过早进入塑性区,同一结构单元不应设置在性质截然不同的地基土上,不宜部分采用天然地基,部分采用桩基;地基有软弱粘性土、可液化土或严重不均匀土层时,应加强基础的整体性和刚性。

3、平面和立面布置

为了避免地震时建筑发生扭转和应力集中或塑性变形集中而形成薄弱环节,建筑平面、立面布置宜规则、对称,质量分布和刚度变化宜均匀。但不设置抗震缝时,应采用与实际情况相符合的计算模型,设置抗震缝时,应将建筑物分割成规则的结构单元。我国《抗震规范》对高层钢结构房屋的最大适用高度和钢结构房屋的最大高宽比都有规定:

(1)、结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;应有多道抗震设防防线,避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力;应具备必要的承载能力,良好的变形能力和耗能能力;应具有合理的刚度分布和承载力分布,避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中,对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其承载能力。

(2)、在抗震结构体系中,应使结构构件和连接部位具有良好的延性,避免脆性破坏,提高抗震结构的整体变形能力。因此,钢结构构件应合理控制尺寸,防止局部失稳或整体失稳,如对梁翼缘和腹板的宽厚比和高厚比都作了明确规定。此外,还应加强各构件之间的连接,以保证结构的整体性,抗震支承系统应保证地震作用时结构的稳定。

(3)、对于女儿墙、围护墙、雨篷、封墙等非结构构件,应使其与主体结构有可靠地连接和锚固,避免地震时倒塌伤人,产生附加震害;围护墙、隔墙等与主体结构的连接,应避免设置不当而导致主体结构破坏;应避免吊顶塌落及悬吊较重的装饰物坠落,不可避免时应采取可靠措施。

(4)、建筑物在强震作用下的表现,既是对抗震设计的检验,也是对施工质量的检验。施工质量的好坏,直接影响钢结构房屋的抗震能力。因此,抗震结构对材料和施工质量的特别要求,应在设计文件上注明。建筑物的施工要特别注意符合图纸上合理的抗震要求,注意材料选择,确保施工质量。

随着人们对地震的不断认识,为防止出现严重的地震的严重灾害,造成财产损失和生命伤亡。人们对高层钢结构房屋的抗震要求不断提高。本文阐明了设计人员进行高层钢结构房屋抗震设计时,应首先从概念设计着手,制定比较合理的设计方案等,确保房屋抗震设防目标的实现。

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